抗氯离子渗透试验(RCM法、电通量法)检测
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发布时间:2025-06-01 02:51:22 更新时间:2025-06-09 23:51:25
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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在混凝土结构的耐久性评价中,抵抗氯离子渗透的能力是至关重要的性能指标,尤其是在海洋环境、近海区域或使用除冰盐的道路桥梁等工程中。氯离子侵入混凝土内部,到达钢筋表面并达到一定浓度后,会破坏钢筋表面的钝化膜,引发严重的钢筋锈蚀,导致混凝土保护层开裂剥落,最终威胁结构的安全性和服役寿命。因此,准确评估混凝土抵抗氯离子渗透的能力,对于工程的设计、选材、施工质量控制及寿命预测具有重大意义。目前,行业内广泛采用且被标准规范认可的两种主要试验方法是快速氯离子迁移系数法(Rapid Chloride Migration,简称RCM法)和电通量法(ASTM C1202或类似方法)。这两种方法均基于外加电场加速氯离子迁移的原理,能在相对较短的时间内(数小时至数天)评价混凝土的密实性和抗氯离子渗透性能,为工程实践提供重要的技术依据。
抗氯离子渗透试验的核心检测项目是评估混凝土抵抗氯离子在电场作用下快速侵入内部的能力。具体针对两种方法:
1. RCM法: 主要测定混凝土的氯离子非稳态迁移系数(DRCM)(单位通常为 ×10-12 m2/s)。该系数反映了氯离子在浓度梯度和电场共同作用下的迁移速度,数值越小,表明混凝土抵抗氯离子渗透的能力越强。
2. 电通量法: 主要测定在60V直流电压作用下,6小时内通过混凝土试件的总电量(库仑值,C)。总电量是各种离子在电场作用下迁移的综合体现,其中氯离子的贡献是核心关注点。库仑值越小,表明混凝土的密实性越好,离子(尤其是氯离子)的渗透性越低。
1. RCM法主要仪器设备:
* 电迁移试验装置: 通常由两个有机玻璃槽(阴极槽和阳极槽)组成,槽体配有电极(如不锈钢网或板)。阴极槽用于盛放含氯离子的溶液(如10% NaCl溶液),阳极槽用于盛放无氯离子的溶液(如0.3M NaOH溶液)。试件被夹持在两槽之间,确保密封。 * 直流稳压稳流电源: 能提供精确稳定的直流电压(通常为30V ± 0.2V),并具备记录初始电流的功能。 * 温度测量装置: 用于监测试验过程中阴阳极电解液的温度。 * 真空饱水设备: 用于将试件抽真空并饱和石灰水(或其他指定溶液)。 * 切割/锯切设备: 用于从试件上切取规定厚度的切片。 * 显色指示剂: 常用0.1M AgNO3溶液,用于显色反应确定氯离子迁移的深度。 * 测量工具: 游标卡尺(精度0.1mm)用于精确测量显色分界线到试件受液面的距离。
2. 电通量法主要仪器设备:
* 真空饱水装置: 用于将试件饱水。 * 试验槽体: 同样由两个槽体(阴极槽和阳极槽)组成,配有电极(如铜网或不锈钢网)。阴极槽盛放3.0% NaCl溶液,阳极槽盛放0.3M NaOH溶液。 * 直流电源: 能提供稳定的60±0.1V直流电压。 * 电流测量和记录系统: 能够精确测量并记录(或自动积分计算)通过试件的电流(通常每30分钟记录一次或连续记录),通过积分计算6小时的总电量(库仑值)。现代设备常集成数据采集系统。 * 温度测量装置: 监测溶液温度。
1. RCM法试验步骤:
* 试件制备与饱水: 标准试件通常为直径100mm±1mm,高度50mm±2mm的圆柱体,或从结构钻取的芯样加工而成。试件需进行真空饱水处理。 * 安装与注液: 将饱水试件安装在试验装置中,确保密封。向阴极槽注入10% NaCl溶液,阳极槽注入0.3M NaOH溶液。 * 通电迁移: 连接电源,施加30V直流电压,记录初始电流(I0)。根据初始电流和试验溶液温度,按标准规定的时间(通常为数小时至24小时)进行通电。 * 劈裂与显色: 试验结束后,取出试件沿轴向劈开。立即在劈开面上喷涂0.1M AgNO3溶液,静置约15分钟。氯离子(与AgNO3反应生成白色AgCl沉淀)侵入深度会呈现明显的白色/棕色分界线。 * 测量与计算: 精确测量分界线到试件受液面的距离(Xd),根据施加电压、通电时间、阳极液温度、平均侵入深度等参数,按照标准公式计算氯离子迁移系数DRCM。
2. 电通量法试验步骤:
* 试件制备与饱水: 标准试件通常为直径95-102mm,厚度50mm±2mm的圆柱体或钻芯样。同样需进行真空饱水处理。 * 安装与注液: 将饱水试件装入试验槽,阴极侧注入3.0% NaCl溶液,阳极侧注入0.3M NaOH溶液。确保密封良好。 * 通电与数据采集: 在试件两侧施加60V直流恒定电压。连续记录通过试件的电流(I,单位安培A)随时间(t,单位秒s)的变化,持续6小时。 * 计算电通量: 通过积分计算6小时内通过试件的总电量Q(库仑C): Q = 900(I0 + 2I30 + 2I60 + ... + 2I300 + 2I330 + I360)。 现代仪器通常自动完成积分计算并直接输出Q值。
两种方法均有相应的国家或国际标准进行规范:
1. RCM法主要标准:
* 中国: GB/T 50082-2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的“快速氯离子迁移系数法”。 * 北欧: NT Build 492 《Concrete, mortar and cement-based repair materials: Chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments》。 * 德国: DAfStb Guideline for testing the resistance of concrete to chloride penetration (RCM test)。
2. 电通量法主要标准:
* 国际/美国: ASTM C1202-22 《Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration》 (标准名称为“指示混凝土抵抗氯离子渗透能力的电学指标”)。这是国际上应用最广泛的电通量法标准。 * 中国: GB/T 50082-2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的“电通量法”。其原理与ASTM C1202基本相同,部分细节(如试件尺寸、溶液浓度)略有差异。 * 其他: AASHTO T 277 / TP 64 (等同采用ASTM C1202)。
重要说明: 选择哪种检测方法通常依据项目要求、合同规定或相关规范。两种方法各有特点:RCM法直接获得表征氯离子迁移能力的物理量DRCM,理论更清晰,对低渗透性混凝土区分度较好,试验时间较长(通常需1-
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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